全新SiC塑封模塊，羅姆革新了哪些？

羅姆的EcoSiC? TRCDRIVE pack? 模塊以小型化、高功率密度及易量產(chǎn)等特點，革新了電動汽車逆變器技術(shù)，推動行業(yè)向更高性能和可靠性邁進(jìn)。

目前，SiC的最大應(yīng)用市場是電動汽車。

電動汽車的關(guān)鍵組件包括車載充電器(OBC)、直流變換器(DC-DC)和驅(qū)動單元(如牽引逆變器和電機(jī))等。不同廠商的解決方案可能有所差異，存在三合一、單獨電控或多功能合一等多種形式。

SiC在xEV中的應(yīng)用，圖源羅姆

驅(qū)動系統(tǒng)主要依靠功率器件(如IGBT和SiC)來實現(xiàn)。

在大多數(shù)情況下，驅(qū)動系統(tǒng)需要三相配置來匹配電機(jī)的工作方式。每個相位包含兩個MOSFET組成的橋臂，形成了六個橋臂結(jié)構(gòu)。常見的設(shè)計方案包括將兩個MOSFET集成在一個模塊內(nèi)的二合一模塊，或是將六個MOSFET集成在一起的六合一模塊。

根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)Yole Group的研究報告，牽引逆變器對功率的要求最高，也是SiC和IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域。電動汽車功率器件細(xì)分市場顯示，全SiC模塊占主導(dǎo)地位。

隨著電動汽車對高可靠性和高性能需求的增長，羅姆在這一市場的份額持續(xù)上升。

羅姆在SiC技術(shù)方面起步較早，2009年通過收購德國的晶圓廠SiCrystal奠定了堅實的基礎(chǔ)。

從晶圓生產(chǎn)到制造工藝、封裝和品質(zhì)管理，羅姆一直在自主研發(fā)SiC產(chǎn)品升級所需的技術(shù)，在制造過程中采用的是一貫制生產(chǎn)體系，目前已經(jīng)確立了SiC領(lǐng)域先進(jìn)企業(yè)的地位。

在近期舉辦的PCIM Asia展會期間，羅姆首次展出了其最新的技術(shù)創(chuàng)新成果——EcoSiC? TRCDRIVE packTM SiC塑封模塊。

專為電動汽車牽引逆變器打造，

兼具四大賣點

TRCDRIVE packTM模塊，圖源羅姆

TRCDRIVE packTM模塊是羅姆專門針對電動汽車主機(jī)逆變器量身定制的產(chǎn)品，具備四大核心優(yōu)勢：小型化、高功率密度、減少安裝工時及易于大批量生產(chǎn)。

這款新型二合一SiC封裝型模塊內(nèi)置第4代SiC MOSFET，在散熱性能優(yōu)異的小型封裝中減小28%的尺寸。

TRCDRIVE packTM模塊采用使電流在內(nèi)部芯片間均勻流動的羅姆自有布局設(shè)計，同時采用Press fit pin工藝使主電流和控制信號的路徑分離。

通過采用Cu Clip布線和優(yōu)化的功率端子設(shè)計，該模塊實現(xiàn)了達(dá)普通產(chǎn)品1.5倍的業(yè)界超高功率密度，非常有助于xEV逆變器的小型化；在滿足電動汽車對于高性能功率器件需求的同時，樹脂材料的選擇確保了模塊在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。

通常來講，要在封裝型模塊中實現(xiàn)Press fit pin時，由于需要在引腳已安裝于引線框架上的狀態(tài)下用樹脂進(jìn)行密封，因此很難確保引腳之間的公差。

但是，TRCDRIVE packTM模塊通過內(nèi)部布局和羅姆自有的封裝技術(shù)，攻克了這一難題。柵極驅(qū)動器電路板只需從頂部按下即可完成連接，大大減少了制造工時。

安裝示意，圖源羅姆

目前，羅姆已經(jīng)確立離散型量產(chǎn)體系，不僅可實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，而且提供可在接近實際電路條件的狀態(tài)下進(jìn)行評估的套件。

為了滿足不同電動汽車平臺的需求，TRCDRIVE packTM模塊提供了750V和1200V兩種不同的耐壓等級選項。其中，750V版本面向正在從硅基向SiC過渡的低壓平臺，而1200V版本則適用于高壓平臺。

提供全方位解決方案，

開拓更多中國市場

羅姆認(rèn)為，要充分發(fā)揮SiC功率器件的優(yōu)勢，周邊配套同樣至關(guān)重要。

除了SiC功率器件本身，羅姆還提供一系列周邊元件，如隔離柵極驅(qū)動IC、電源管理IC、電流檢測電阻以及二三極管等，構(gòu)成了完整的解決方案。

羅姆在xEV驅(qū)動部的關(guān)鍵器件，圖源羅姆

羅姆的柵極驅(qū)動IC采用羅姆獨有的無磁芯變壓器隔離技術(shù)，并結(jié)合其在模擬器件領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，提供了包括內(nèi)部芯片保護(hù)、溫度監(jiān)控、內(nèi)置電源及保護(hù)電路等功能。

自2016年起，羅姆率先實現(xiàn)了磁隔離柵極驅(qū)動器的量產(chǎn)，并在全球電動汽車電控市場的磁隔離份額中占據(jù)了領(lǐng)先地位。

如今，隨著SiC需求的不斷增長，羅姆計劃在2025年推出第5代碳化硅MOSFET，并預(yù)計同年實現(xiàn)8英寸碳化硅晶圓的商業(yè)化供應(yīng)。

羅姆在SiC領(lǐng)域的雄心不僅于此。2025財年，羅姆希望其SiC業(yè)務(wù)達(dá)到1100億日元的銷售額，并在2027財年進(jìn)一步增長至2200億日元。

為此，羅姆不僅加強(qiáng)了現(xiàn)有的產(chǎn)品線，還計劃推出在散熱器上安裝三個模塊的六合一SiC封裝型模塊。該模塊比以往的SiC殼體型模塊提升1.3倍的功率密度，更有助于牽引逆變器的小型化，預(yù)計2024年第二季度開始供應(yīng)樣品。

目前統(tǒng)計到2027年量產(chǎn)的所有項目，羅姆已經(jīng)在全球范圍內(nèi)獲得130家以上的Design-win，其中包括基本半導(dǎo)體、芯馳科技、正海集團(tuán)、臻驅(qū)科技等車載相關(guān)的中國企業(yè)。

羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司深圳分公司技術(shù)中心高級經(jīng)理蘇勇錦提到，羅姆希望和中國更多優(yōu)秀的合作伙伴一起，持續(xù)發(fā)展中國市場。

期待羅姆為中國乃至全球電動汽車制造商提供更為卓越的功率解決方案。

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審核編輯 黃宇